초록 ▼

· 선형비점수차가 제거되는 비축반사광학계는 이론적으로만 가능하고 실현 불가능한 이론으로 인식되었는데, 본 연구를 통하여 제작과 활용이 가능하게 되었다.

· 비축반사망원경에 사용되는 알루미늄 자유곡면 반사경을 다이아몬드 선삭가공기로 가공할 때 형상오차와 툴마크를 획기적으로 줄이는 보상 제작 기술을 발명했다. 이 발명과 프로그램은 기술이전 과정에 있다. 그리고 알루미늄 자유곡면 반사경에 니켈도금을 하여 표면연삭(폴리싱)하는 기술을 개발하였다.

· 광기계 구조물을 모듈구조로 설계하여 비축 반사망원경의 정렬을 효율

· 선형비점수차가 제거되는 비축반사광학계는 이론적으로만 가능하고 실현 불가능한 이론으로 인식되었는데, 본 연구를 통하여 제작과 활용이 가능하게 되었다.

· 비축반사망원경에 사용되는 알루미늄 자유곡면 반사경을 다이아몬드 선삭가공기로 가공할 때 형상오차와 툴마크를 획기적으로 줄이는 보상 제작 기술을 발명했다. 이 발명과 프로그램은 기술이전 과정에 있다. 그리고 알루미늄 자유곡면 반사경에 니켈도금을 하여 표면연삭(폴리싱)하는 기술을 개발하였다.

· 광기계 구조물을 모듈구조로 설계하여 비축 반사망원경의 정렬을 효율적 할 수 있기 하였고, 산란광을 차단하는 배플을 사각형으로 설계하여 구조를 단순화 하였다.

· 비축반사망원경의 반사경 정렬을 효율적으로 만드는 3점 정렬장치를 고안하여 정렬을 수행하고, 이미지 테스트를 위한 장치를 직접 만들었다. 테스트 결과 선형비점수차가 제거된 이론을 적용하여 제작한 비축반사망원경의 점광원 이미지가 예상과 일치하여, 요구조건을 만족함을 증명했다.

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

Space telescopes with large aperture sizes have high spatial resolutions that are important in astronomy. On the other hand, small size telescopes are also important because of their wide field-of-view (FOV). For a typical Cassegrain type reflector, the shorter effective focal length requires a larg

Space telescopes with large aperture sizes have high spatial resolutions that are important in astronomy. On the other hand, small size telescopes are also important because of their wide field-of-view (FOV). For a typical Cassegrain type reflector, the shorter effective focal length requires a larger secondary mirror, which blocks the entrance pupil of the telescope and increases the diffractions and scattering. Refractor system with lens can make wide FOV, but the lens materials are very limited in infrared bands. Even if off-axis reflectors can avoid the blocking of the secondary, the linear astigmatism becomes too large in wide FOV.

Chang & Prata (2005) described optical path lengths for two mirror off-axis reflectors, and found out that the linear astigmatism can be completely deleted at certain combinations of the curvatures, the lengths, and the incident angles.

In this work, we developed proto-models for wide FOV space infrared telescopes using this off-axis theory. In order to make the proto-model of the off-axis reflectors, we worked the followings:

(1) Fabrications of the aluminium freeform mirrors. We can use a 5-axis diamond turning machine (DTM), but the tool mark should be removed.

(2) Alignment of the off-axis freeform mirrors. The centers of the mirror curvatures are not aligned with the optical axis.

(3) Design of the baffles for infrared radiations. The Cassegrain type reflector has unavoidable thermal radiations from the central hole of the primary, while our off-axis reflector does not. The simple baffles can be much more efficient for our off-axis reflectors.

After completing these works, we expect to have techniques of an linear-astigmatism-free optical design, freeform aluminum mirror fabrications, off-axis alignment and baffle design. These techniques will be applied to infrared space telescopes of micro satellites in the future.

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 1. 배경: 적외선 우주망원경 ... 11
• 2. 소형 광시야 망원경 제작의 어려움 ... 12
• 3. 본 연구의 특징과 범위 ... 13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 1. 국내의 적외선 비축반사망원경 기술 ... 14
• 2. 국내의 자유곡면 반사경 제작 기술 ... 14
• 3. 해외의 자유곡면 반사경 제작 기술 ... 14
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 16
• 제 1 절 비축 반사광학계 설계 기술 개발 ... 16
• 1. 선형비점수차가 제거된 비축 반사망원경의 수차 이론 ... 16
• 2. 비축 카세그레인 D100 F8 설계 ... 20
• 3. Schwarzschild-Chang D50 F2 설계 및 공차 분석 ... 21
• 4. MATS 광학계 설계 ... 29
• 5. LAF-TMS D400 F2 광학 설계 ... 35
• 6. LAF-TMS D150 F3.3 광학 설계 ... 37
• 7. GMACS Collimator 광학 설계 ... 40
• 제 2 절 자유곡면 반사경 가공 기술 개발 ... 42
• 1. 알루미늄 자유곡면 반사경의 제작 및 표면 측정 방법 ... 42
• 2. 알루미늄 반사경의 1차 가공 및 표면 측정을 위한 지그 개발 ... 46
• 3. 알루미늄 자유곡면 반사경의 보상가공 소프트웨어 ... 49
• 4. 알루미늄 자유곡면 반사경의 표면 연마 (polishing) ... 57
• 제 3 절 광기계부 설계 및 해석 ... 64
• 1. 광기계부 설계 ... 64
• 2. 구조 해석 ... 65
• 3. 열 해석 ... 66
• 제 4 절 반사경, 광기계부 조립 및 정렬 ... 68
• 1. 비축반사망원경 조립 ... 68
• 2. 반사경 defocus 및 tilt ... 70
• 3. 삼점 레이저 정렬장치(Three Point Laser Align, TPLA) ... 71
• 제 5 절 광학성능 측정 ... 73
• 1. 콜리메이터 세팅(collimator setting) ... 73
• 2. 점광원 테스트(point source test) ... 74
• 3. 파면 측정(wavefront measurement) ... 76
• 제 6 절 산란광 분석 및 배플 제작 ... 80
• 1. 산란광 분석 및 배플 설계의 필요성 ... 80
• 2. 비축 반사망원경의 배플 설계 ... 80
• 3. 비축 반사망원경의 산란광 분석 ... 81
• 제 7 절 MATS 프로젝트 ... 84
• 1. 연구의 개요 ... 84
• 2. 공동연구 진행내용 ... 85
• 제 8 절 TRT Kit 개발 ... 96
• 1. 개요 ... 96
• 2. 광기계 설계 ... 96
• 3. 광학 설계 및 제작 ... 97
• 4. 산란광분석 ... 98
• 5. 광축정렬 ... 99
• 6. TRT Kit의 응용 ... 101
• 제 9 절 Broadband Reflective Objective 개발 초기 연구 ... 102
• 1. 서론 ... 102
• 2. 광학 설계와 광기계부 설계 ... 102
• 3. 초기 성능 테스트 ... 104
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 105
• 1. 연구개발의 달성도 및 관련분야 기술발전에의 기여도 ... 105
• 2. 연구개발의 최종목표 ... 115
• 3. 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 117
• 4. 계획대비 달성도(선정시 제시된 연구목표) ... 118
• 5. 세부연구목표 및 가중치 ... 122
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 124
• 1. MATS 의 완성 및 지구 중간권 연구 ... 124
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 124
• 제 7 장 국가과학기술종합정보서비스 등록 연구시설·장비 현황 ... 124
• 제 8 장 참고문헌 ... 125
• 끝페이지 ... 128